คลื่นอัลตราโซนิคสามารถเชื่อมโลหะได้หรือไม่?

คลื่นอัลตราโซนิกสามารถเชื่อมโลหะได้ การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกโลหะทั่วไปสามารถแบ่งได้เป็นการเชื่อมแบบจุด การเชื่อมแบบวงแหวน การเชื่อมตะเข็บ และการเชื่อมลวด
1. การเชื่อมแบบจุด ระบบการสั่นสะเทือนของเครื่องเชื่อมแบบจุดสามารถแบ่งออกเป็นระบบการสั่นสะเทือนตามยาว (โครงสร้างแสง) ระบบการสั่นสะเทือนแบบดัด (โครงสร้างหนัก) และระบบสั่นสะเทือนแบบดัดด้วยแสงตามสถานะการสั่นสะเทือนของแกนเสียงด้านบน โครงสร้างเบาเหมาะสำหรับเครื่องเชื่อมจุดเล็กที่มีกำลังน้อยกว่า 500W โครงสร้างหนักเหมาะสำหรับเครื่องเชื่อมกำลังสูงกิโลวัตต์ และระบบสั่นสะเทือนแบบโค้งงอเบาเหมาะสำหรับเครื่องเชื่อมกำลังปานกลางและเล็ก ทั้งสองมีข้อดีของระบบสั่นสะเทือนทั้งสองแบบ
2. การเชื่อมแบบวงกลม โดยใช้วิธีการเชื่อมแบบวงกลม สามารถสร้างรอยเชื่อมแบบปิดได้ในครั้งเดียว และใช้ระบบการสั่นสะเทือนแบบบิด ในระหว่างกระบวนการเชื่อม แอมพลิจูดของการสั่นจะแสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นแบบสมมาตรเทียบกับแกนของแกนอะคูสติก โดยมีแอมพลิจูดเป็นศูนย์ในบริเวณแกนและแอมพลิจูดสูงสุดที่ขอบของแผ่นบัดกรี แน่นอนว่าการเชื่อมแบบวงแหวนเป็นกระบวนการบรรจุหีบห่อที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์
3. การเชื่อมลวด การเชื่อมลวดสามารถมองได้ว่าเป็นส่วนขยายของวิธีการเชื่อมแบบจุด วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการได้รับการเชื่อมเชิงเส้นยาว 150 มม. ผ่านเสาอะคูสติกส่วนบนเชิงเส้น วิธีนี้เหมาะสำหรับการปิดผนึกฟอยล์เชิงเส้น
4. การเชื่อมตะเข็บ ระบบการสั่นสะเทือนของเครื่องเชื่อมตะเข็บสามารถจำแนกตามสถานะการสั่นสะเทือนของแผ่นอิเล็กโทรด
เอ - ระบบสั่นสะเทือนตามยาว;
ระบบสั่นสะเทือนแบบ B-bend;
C - ระบบสั่นสะเทือนแบบบิดและประเภทอื่น ๆ
ในหมู่พวกเขามีการใช้ a และ b มากกว่า ทิศทางการสั่นสะเทือนของแผ่นบัดกรีตั้งฉากกับทิศทางการเชื่อม ทิศทางการสั่นสะเทือนของ c ขนานกับทิศทางการเชื่อม การเชื่อมตะเข็บสามารถได้รอยเชื่อมต่อเนื่องแบบปิดผนึก โดยปกติแล้วชิ้นงานจะถูกจับยึดระหว่างแผ่นบนและแผ่นล่าง ในสถานการณ์พิเศษ สามารถใช้เสาอะคูสติกพื้นเรียบได้

วัสดุขยาย:
การเชื่อมโลหะด้วยคลื่นเสียงเป็นวิธีพิเศษในการเชื่อมต่อโลหะชนิดเดียวกันหรือต่างกันโดยใช้พลังงานการสั่นสะเทือนทางกลของความถี่อัลตราโซนิก ในระหว่างการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก โลหะจะไม่ส่งกระแสไฟฟ้าไปยังชิ้นงานหรือจ่ายแหล่งความร้อนที่อุณหภูมิสูงไปยังชิ้นงาน โดยจะแปลงพลังงานกลให้เป็นพลังงานภายในภายใต้แรงดันคงที่พลังงานการเปลี่ยนรูปและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างจำกัด การเชื่อมแบบโซลิดเฟสเกิดขึ้นเมื่อวัสดุฐานสองชนิดถึงอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ ดังนั้นจึงเอาชนะปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การกระเด็นและออกซิเดชันระหว่างการเชื่อมด้วยความต้านทานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องเชื่อมโลหะอัลตราโซนิกสามารถทำการเชื่อมจุดเดียว การเชื่อมหลายจุด และการเชื่อมแถบสั้นบนลวดละเอียดหรือวัสดุแผ่นบางของโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น ทองแดง เงิน อลูมิเนียม และนิกเกิล
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการเชื่อมโลหะด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
การเชื่อมโลหะด้วยคลื่นอัลตราโซนิกหมายถึงการเชื่อมจุดเดียว การเชื่อมหลายจุด และการเชื่อมแถบสั้นของทองแดง เงิน อลูมิเนียม นิกเกิล และลวดโลหะละเอียดอื่นๆ หรือวัสดุแผ่นบาง มักใช้สำหรับการเชื่อมชิ้นงานโลหะ เช่น ลีดซิลิคอนที่ควบคุมได้ ชิ้นฟิวส์ ลีดไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าแบตเตอรี่ลิเธียม และหูอิเล็กโทรด
วิธีการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่ การเชื่อมแบบจุด การเชื่อมแบบม้วน ชุดสายไฟ และการปิดผนึกท่อ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น รถยนต์ เครื่องทำความเย็น พลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเชื่อมโลหะด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกโลหะ ได้แก่ ความดัน พลังงาน/เวลา แอมพลิจูด หัวเชื่อม กระบวนการ วัสดุ และพารามิเตอร์อื่นๆ
1. ปัจจัยกดดัน
แรงดันในการเชื่อมมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของรอยเชื่อม และความแข็งแรงของรอยเชื่อมจะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงตามแรงดันที่เพิ่มขึ้น แรงดันในการเชื่อมจะเปลี่ยนความต้านทานการเลื่อนของส่วนต่อประสานการเชื่อม แรงดันในการเชื่อมที่น้อยลงจะส่งผลให้ความต้านทานการเลื่อนของส่วนต่อประสานลดลง ทำให้พลังงานที่เกิดจากแรงเสียดทานไม่เพียงพอที่จะสร้างการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพที่ส่วนต่อประสาน แรงดันในการเชื่อมที่มากเกินไปทำให้หัวเครื่องมือถูกกดลึกเกินไป ส่งผลให้เกิดการประสานกันของโลหะส่วนต่อประสานในการเชื่อม และส่งผลต่อการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของส่วนต่อประสาน ขัดขวางการเชื่อมต่อเพิ่มเติมของโลหะส่วนต่อประสาน และนำไปสู่การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อม ข้อต่อ ดังนั้นพารามิเตอร์แรงดันในการเชื่อมที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญต่อคุณภาพการเชื่อม
2. ปัจจัยด้านพลังงาน/เวลา
เวลาในการเชื่อมส่งผลโดยตรงต่อพลังงานที่ป้อนในระหว่างกระบวนการเชื่อม และมีผลกระทบโดยตรงต่อผลการเชื่อม เวลาในการเชื่อมสั้นเกินไป พลังงานอินพุตไม่เพียงพอ และเนื่องจากแรงเสียดทานไม่เพียงพอ จึงเป็นเรื่องยากที่จะสร้างจุดเชื่อมที่มีประสิทธิภาพ เมื่อเวลาในการเชื่อมเพิ่มขึ้น แรงเสียดทานซึ่งกันและกันจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น และวัสดุชิ้นงานก็เริ่มอ่อนตัวลง ฟิล์มออกไซด์ที่ส่วนต่อประสานของพื้นที่เชื่อมได้รับความเสียหายและเกิดการเสียรูปพลาสติกซึ่งสามารถสร้างการเชื่อมต่อที่ดี เมื่อขยายเวลาการเชื่อมออกไป หัวเชื่อมมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยลึกบนพื้นผิวของชิ้นงาน ซึ่งส่งผลเสียต่อผลการเชื่อม นอกจากนี้ เวลาในการเชื่อมที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการยึดเกาะระหว่างหัวเชื่อมและชิ้นงานที่กำลังเชื่อมได้ง่าย
3. ปัจจัยความกว้าง
ระบบการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นระหว่างชิ้นงานและชิ้นงานระหว่างการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกส่งผลโดยตรงต่อความเร็วทันทีของการสั่นของส่วนต่อประสานของชิ้นงาน ซึ่งท้ายที่สุดจะส่งผลต่อการสร้างความร้อนจากแรงเสียดทานและการเสียรูปของพลาสติก และส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อมในที่สุด
4. ปัจจัยหัวเชื่อม
หัวเชื่อมเป็นองค์ประกอบสำคัญของการเชื่อมโลหะด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ในระหว่างกระบวนการเชื่อม หัวเชื่อมจะต้องจับชิ้นงานอย่างแน่นหนาภายใต้แรงกด เพื่อให้สามารถส่งการสั่นสะเทือนทางกลที่เกิดจากเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกไปยังส่วนต่อประสานของชิ้นงานเพื่อสร้างการเชื่อมต่อแบบโซลิดเฟส
พื้นที่หัวเชื่อมที่แตกต่างกันสามารถนำไปสู่การกระจายแรงดันในการเชื่อมที่แตกต่างกันในระหว่างกระบวนการเชื่อม กล่าวคือ ส่วนต่อประสานมีความเค้นต่างกันส่งผลให้มีแรงเสียดทานที่แตกต่างกันในระหว่างกระบวนการเชื่อมซึ่งนำไปสู่การผลิตความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างการเสียดสีส่งผลให้ชิ้นงานต่างกัน อุณหภูมิระหว่างกระบวนการเชื่อมและส่งผลต่อคุณภาพของข้อต่อในที่สุด
เมื่อพื้นที่หัวเชื่อมเท่ากัน หัวเชื่อมสี่เหลี่ยมจะทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกได้ดีกว่าหัวเชื่อมแบบวงกลม เมื่อรูปร่างของหัวเชื่อมเท่ากัน หัวเชื่อมที่ใหญ่ขึ้นอาจทำให้บริเวณการเชื่อมเสียรูปพลาสติกมากขึ้น เมื่อพื้นที่หัวเชื่อมเท่ากัน หัวเชื่อมแบบวงกลมมีแนวโน้มที่จะพ่นวัสดุชิ้นงานที่อยู่ด้านล่างหัวเชื่อม ทำให้เกิดการเยื้องลึกมากขึ้น เมื่อรูปร่างของหัวเชื่อมเท่ากัน หัวเชื่อมที่มีขนาดเล็กจะทำให้เกิดแรงกดดันในพื้นที่สัมผัสของพื้นผิวชิ้นงานมากขึ้น ส่งผลให้เกิดการเยื้องลึกมากขึ้น
5. ปัจจัยอื่นๆ
ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิผลของการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก ได้แก่ กระบวนการผลิตเซลล์ (การเคลือบหรือการม้วน) ความหนาของหูชั้นเดียวและวัสดุของหู ความหนาและวัสดุของสายหูฟังที่ครอบแผ่น ความหนาและวัสดุของสายหูฟัง พื้นที่การเชื่อม รูปทรงของรอยเชื่อม พารามิเตอร์การเชื่อม ความสะอาดพื้นผิว ฯลฯ